离子色散等离子体中的 Kerr 黑洞阴影：频率依赖的测地线与阴影变形
高能天体物理现象
2025-11-20 v2 广义相对论与量子宇宙学
等离子体物理
摘要
黑洞阴影作为直接探测事件视界引力影响的手段，已被 Event Horizon Telescope (EHT) 观测确认。虽然真空环境下阴影的理论模型已成熟，但实际天体黑洞如 M87* 和 Sgr A* 被等离子体包围，这种等离子体可通过色散效应改变光子轨迹。当前认识基于基础工作，表明仅有特定等离子体分布可通过 Hamilton-Jacobi 方程的分离来进行解析处理。本文基于这一框架，系统性地研究了在由无压、非磁化的冷等离子体包围的 Kerr 时空中光射线的传播。我们显式推导了可分离性条件，识别出允许广义 Carter 常数等离子体密度的确切类别。对于这些模型，我们计算了光子区域和阴影边界，刻画了阴影的尺寸和形状如何以频率依赖的方式偏离真空情况。我们的结果提供了色散介质中阴影变形的解析基准，并确定了阴影被消除的临界等离子体频率，为将可观测阴影特征与环境等离子体特性建立直接联系，为研究更动态、不可分离的等离子体分布奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2511.06466,
title = {Kerr Black Hole Shadows in Dispersive Plasma: Frequency-Dependent Geodesics and Shadow Distortions},
author = {Sai Karan Mukthapuram and Sandeep Kumar Kataria},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.06466},
year = {2025}
}
备注
Requires some modification in the structural flow of the paper and needs to be properly indexed and cited